Theo diễn biến vụ án, chiều 22/2, Công an huyện An Dương nhận được tin báo về việc phát hiện một xác chết bốc cháy trong thùng phuy tại nhà ông P.V.Tr. (SN 1971, thôn Tràng Duệ). Ngay sau khi nhận được thông tin cơ quan công an đã phong tỏa hiện trường và xác định nạn nhân là anh N.V.L. (SN 1995, trú tại xã Quốc Tuấn, An Dương). Phòng Cảnh sát hình sự Công an TP Hải Phòng, Công an huyện An Dương đã phối hợp với các đơn vị nghiệp vụ Bộ Công an, Công an tỉnh Sơn La điều tra, truy bắt nghi phạm.

Đến tối 22/2, nghi phạm Phạm Ngọc Tuấn bị bắt tại ngã ba Cò Nòi (Sơn La) trên chuyến xe khách chạy tuyến Móng Cái (Quảng Ninh) - Sốp Cộp (Sơn La).

Tại cơ quan công an, Tuấn khai nhận khoảng 12h30 cùng ngày có anh L. đi xe máy đến đòi nợ. Do không có tiền trả nên Tuấn bị anh L. nói nặng lời. Bực tức, Tuấn xuống bếp cầm dao và khi anh L. đang bấm điện thoại Tuấn đã chém liên tiếp vào người anh L.

Khi anh L. gục xuống bất tỉnh, Tuấn tháo chiếc nhẫn vàng, lấy trong ví của nạn nhân 6 chiếc điện thoại di động và 930.000 đồng, sau đó cho xác vào thùng phuy kéo ra sau vườn, lấy giẻ cho vào và châm lửa đốt.

Do lửa cháy kém, Tuấn tháo một ít xăng trong xe máy của nạn nhân đổ vào phuy và tiếp tục đốt. Khoảng 16h30 cùng ngày, Tuấn đến cửa hàng điện thoại ở xã Thiên Hương (Thủy Nguyên, Hải Phòng) bán chiếc điện thoại di động của anh L. được 4 triệu đồng rồi ra Quốc lộ 10 bắt xe khách bỏ trốn cho đến khi bị lực lượng chức năng vây bắt.